Чтобы понимать геометрическое моделирование, лучшего «начального» инструмента, чем КОМПАС, не существует

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

Воронежский филиал

ИНЖЕНЕРНАЯ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА

Методические указания

к выполнению контрольной работы

с примерами выполнения и вариантами заданий

для студентов 1 курса

специальностей

190300.65 ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

190401.65 ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

190901.65 СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ

РОАТ

Составители – д.т.н., проф. ВФ МИИТ К.Н. Соломонов,

ст. лаб. ВФ МИИТ В.Н. Котов

Рецензент – д.т.н. доц. СПГПУ Д.В. Волошинов

Тематика и содержание Контрольной работы «3D-модели и чертежи деталей» соответствуют УМКД по специальностям ПС, СД и ЭЖ.

Методические указания составлены таким образом, что подразумевают весьма скудные знания и навыки у обучающихся в области графических пакетов. Поэтому некоторые вопросы (вплоть до конкретных команд) построения изображений представлены достаточно подробно.

Предназначены для студентов всех специальностей заочной формы обучения технических вузов.

© Воронежский филиал МИИТ, 2013

© Соломонов К.Н., Котов В.Н., 2013

Содержание контрольной работы

1. Введение.

2. Основные сведения: поверхности, чертежи, алгоритмы.

3. Задание на КР.

4. Пример выполнения КР.

5. Пример оформления КР.

6. Порядок сдачи КР.

Литература.

Приложение. Варианты заданий.

Введение

Цели выполнения КР – обучение студента основам создания конструкторской документации (КД) на основе начертательной геометрии, проекционного черчения и компьютерной графики (в том объеме, который нужен для выполнения Контрольной работы с использованием графического пакета КОМПАС).

В качестве графического редактора выбран именно КОМПАС, т.к. он наиболее прост и удобен для обучения начинающих пользователей. Известно, что его возможности весьма ограничены при разработке КД для сложных машин и агрегатов, но начинать всегда разумнее с простого.

КР выполняется в домашних условиях. Для разъяснения непонятных вопросов проводятся еженедельные консультации.

Уточним сразу:

КОМПАС – лишь инструмент для выполнения изображений как пространственных, так и плоских. Он облегчает рутинную работу, но вся логическая (интеллектуальная) работа как была, так и остается прерогативой и обязанностью инженера-конструктора.

Чтобы освоить и использовать КОМПАС необходимо знать основные понятия и объекты геометрии (в том числе и высшей, начертательной).

Чтобы понимать геометрическое моделирование, лучшего «начального» инструмента, чем КОМПАС, не существует.

Основные сведения

1. ПОВЕРХНОСТИ. Кинематический способ: выдавливанием, вращением.

2. ЧЕРТЕЖИ: виды, разрезы, сечения, изометрия, размеры.

3. АЛГОРИТМЫ: а) построения модели; б) создания чертежа.

ПОВЕРХНОСТИ

Без знания поверхностей нельзя построить ни одну 3D-модель (деталь). Будем в дальнейшем все поверхности называть ДЕТАЛЯМИ в отличие от 2D-моделей (ЧЕРТЕЖЕЙ), т.к. эти слова используют в КОМПАСе.

Рассмотрим шесть основных поверхностей, которые обычно изучают в курсе геометрии. Это два многогранника – призма и пирамида, и четыре поверхности вращения – цилиндр, конус, сфера, тор. Многогранники состоят из отдельных плоскостей, называемых гранями. Места стыковки граней называются ребрами. Поверхности вращения представляют собой класс кривых поверхностей, полученных вращением некоторой линии вокруг оси-прямой.

3D-моделирование обладает тем преимуществом, что по пространственной (твердотельной, а следовательно, наглядной) модели поверхности (детали) можно сразу создать 2D-модель поверхности (чертеж детали), т.е. ее изображение на плоскости. Короче говоря, построив изображение в трех координатных осях, можно из него получить изображение в двух кординатных осях, не строя его, а просто вставляя на чертеже те плоские изображения (т.е. проекции трехмерной модели), которые сочтем нужными.

Один из способов, используемых в начертательной геометрии для получения поверхностей, – кинематический. Исходя из названия, этот способ подразумевает движение – движение одной линии по другой. Одна из линий, называемая направляющей, задает направление движения, а другая – образующая – определяет форму поверхности. Так, если образующей является прямая, а направляющей – многоугольник, то получаем призму либо пирамиду в зависимости от направления движения образующей. Все поверхности вращения получают движением какой-либо линии по направляющей-окружности, или вращением вокруг оси, что одно и то же. Следовательно, чтобы получить поверхность вращения необходимо знать положение оси-прямой и форму линии-образующей. Для конуса и цилиндра образующей является прямая, для сферы и тора – окружность.

Образующая и направляющая могут меняться местами при получении одной и то же поверхности. Например, чтобы получить призму можно двигать многоугольник-образующую по прямой-направляющей.

В КОМПАСе кинематический способ образования поверхностей реализован двумя операциями: ВЫДАВЛИВАНИЯ и ВРАЩЕНИЯ. Под ВЫДАВЛИВАНИЕМ понимают операцию, когда какой-либо плоский контур движется вдоль прямой параллельно самому себе. Тогда достаточно задать плоскую линию. Под ВРАЩЕНИЕМ понимают традиционное вращение, когда должны быть заданы ось и плоская линия, которую необходимо вращать вокруг этой оси.

Отметим еще одну особенность КОМПАСа: здесь ВЫДАВЛИВАНИЕМ можно получать не только поверхности одинакового сечения, такие как призму и цилиндр, но и их «родственников» – пирамиду и конус, изменяя угол в соответствующих свойствах. ВЫДАВЛИВАНИЕМ нельзя получить сферу и тор. Вместе с тем, учитывая, что цилиндр и конус – это поверхности вращения, их можно получить не только ВЫДАВЛИВАНИЕМ, но и ВРАЩЕНИЕМ. Разумеется, вращением нельзя получить призму и пирамиду.

ЧЕРТЕЖИ

Для того чтобы знать, какие изображения нужны на чертеже, нужно представлять себе основные принципы проекционного черчения.

1) ВИДЫ. Нужны, чтобы показать внешний вид детали в любой проекции. Их должно быть необходимое и достаточное количество. Главный вид (ГВ) – вид спереди, его выбирают, исходя из принципа изображения максимального количества поверхностей. Он располагается на чертеже в верхнем левом углу. Остальные виды располагаются вокруг него. По умолчанию виды располагаются так: вид слева – справа от ГВ, вид сверху – снизу от ГВ. Если мы хотим расположить вид произвольно на чертеже, тогда надо стрелкой указать направление взгляда (откуда проецируем) и буквой обозначить вид, а над изображением вида поставить эту букву.

2) РАЗРЕЗЫ. Необходимы в том случае, когда необходимо показать внутренние (невидимые) поверхности детали. Их можно совмещать с видами: если по оси симметрии, тогда волнистая линия, разграничивающая вид и разрез, не нужна; если произвольную часть – волнистая линия нужна. При этом секущая плоскость проходит либо по оси симметрии, если деталь симметрична, и тогда не надо обозначать разрез. Либо в любом месте, и тогда надо обозначать и указывать положение разреза. Это делают с помощью толстых линий, показывающих направление сечения, а также стрелок, указывающих направление взгляда, и букв, чтобы отличить один разрез от другого, т.к. на чертеже их может быть несколько.

3) СЕЧЕНИЯ. Необходимы в тех случаях, когда надо показать лишь то, что попало в секущую плоскость. Сечения штрихуют. А на виде мы показываем не только то, что попало в секущую плоскость, но и то, что находится за ней, т.е. дополнительные линии контура детали.

4) ИЗОМЕТРИЯ. Помещают на чертеж в тех случаях, когда необходимо наглядное изображение, содержащее максимальное количество поверхностей. Как известно, характерно тем, что наименьшие искажения отдельных геометрических составляющих приносятся в жертву наглядности, дающей наиболее полное представление об объекте. Графический пакет КОМПАС позволяет на 3D-модели получать именно такие изображения, называемые твердотельными, в силу их визуального представления как твердых тел, с ощущением объемности, благодаря оттенкам на поверхностях.

Если требуется показать внутренние (невидимые) поверхности тела (детали), тогда изображают ИЗОМЕТРИЮ С ВЫРЕЗОМ.

5). РАЗМЕРЫ. Наносят на чертеже для полного представления о величине как детали в целом, так и отдельных ее частей.

АЛГОРИТМЫ

Алгоритмы, используемые для получения изображений в КОМПАСе, можно разбить на две группы: алгоритм построения модели и алгоритмы создания чертежа.

АЛГОРИТМ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛИ

Для того чтобы построить модель, необходимо сначала построить эскиз (изображение на плоскости, состоящее из плоских линий), а затем из него получить объемное трехмерное изображение посредством какой-либо операции, используемой в КОМПАСе.

Для реализации этих построений предлагается Алгоритм, состоящий из шести шагов:

1). Выбрать плоскость для построения эскиза.

Выбрать плоскость можно одним из двух способов: либо в ДЕРЕВЕ МОДЕЛИ, либо в ОКНЕ МОДЕЛИ. Как только объект выбран (нажатием на нем ЛКМ), он начинает светиться зелёным цветом.

ВНИМАНИЕ! Таким же образом можно выбрать любой объект построения – будь то эскиз или операция.

2). Перейти в режим «ЭСКИЗ».

3). Нарисовать эскиз.

ВНИМАНИЕ! Эскизы можно рисовать ТОЛЬКО на плоскости.

4). Выйти из режима «ЭСКИЗ», т.е. вернуться к трехмерному аксонометрическому изображению.

5). Применить ОПЕРАЦИЮ.

Либо это операции получения поверхностей, либо ВЫРЕЗАНИЯ.

ВНИМАНИЕ!

Операцию можно применить только к выбранному эскизу, контуры которого на экране монитора светятся зелёным цветом.

6). Завершить (зафиксировать) построения. СОЗДАТЬ ОБЪЕКТ.

АЛГОРИТМЫ СОЗДАНИЯ ЧЕРТЕЖА

Здесь речь идет именно о создании, а не построении чертежа. Построить чертеж можно, используя геометрические примитивы, так, как это делается при «эскизировании». При построении двухмерных изображений принципиальной разницы нет, в каком режиме это делать, т.к. и чертеж, и эскиз – это плоские изображения объемной фигуры, спроецированной на какую-либо плоскость. Разница лишь в оформлении.

Но удобство КОМПАСа-3D в том, что чертеж детали можно получить автоматически, имея 3D-модель. Таким образом, построение 3D-модели преследует две цели: создание наглядного пространственного изображения ДЕТАЛИ и получение (именно получение, а не построение) чертежа ДЕТАЛИ, т.е. таких изображений, которые представляют собой ортогональные проекции геометрического объекта на плоскости.

Разумеется, это не отменяет возможность дальнейшего редактирования плоских изображений, какими являются ВИДЫ, РАЗРЕЗЫ, СЕЧЕНИЯ.

Поскольку на чертеже содержатся виды, разрезы, сечения и аксонометрические изображения, рассмотрим отдельно Алгоритмы их создания.

ВНИМАНИЕ! Все изменения, вносимые в 3D-модель, могут отражаться (а могут и не отражаться – это зависит от нашего желания) на чертеже. В этом несомненное и крайне важное преимущество КОМПАСа-3D: не надо при каких-либо изменениях конструкции объекта (а им может быть не только отдельная деталь, а целый агрегат, машина) вносить изменения на ЧЕРТЕЖЕ. Программа это сделает сама автоматически.

Поиск по сайту: